Таємничий космічне випромінювання надвисокої енергії спантеличив астрономів – Physics World

Було виявлено частинку космічного випромінювання з енергією приблизно в 36 мільйонів разів більшою за енергію частинок, прискорених Великим адронним колайдером CERN. При 244 ЕеВ це одна з найбільш енергійних частинок, які коли-небудь спостерігали, і була помічена в 2021 році телескопом у штаті Юта. Хоча космічне проміння надвисокої енергії (UHECR), ймовірно, було створене бурхливим астрофізичним процесом, дослідники не змогли відстежити його походження.

Дослідники назвали частинку Аматерасу, яка є богинею Сонця в японській міфології. Поточний енергетичний рекорд для UHECR становить 320 ЕеВ, утримуваний частинкою «О-мій-боже», яка була виявлена ​​в 1991 році в штаті Юта попередником Telescope Array.

UHECR - це субатомні частинки, такі як протони, які мають енергію понад 1 ЕеВ (10¹⁸ еВ). Хоча вони, схоже, походять з-за меж Чумацького Шляху, їхнє походження все ще погано вивчено через рідкість їх спостереження на Землі.

Космічне відсічення

У пошуках походження UHECRs астрономи виграють від явища, яке називається граничним значенням Грайзена-Зацепіна-Кузьміна (GZK). Це відбувається через те, що UHECR з енергією вище приблизно 60 ЕеВ взаємодіють із космічним мікрохвильовим фоном, коли вони подорожують у космосі, втрачаючи при цьому енергію. Це означає, що частинки з такими вищими енергіями не могли подолати приблизно 300 мільйонів світлових років, перш ніж досягти Землі.

Незважаючи на це обмеження, міжнародна команда, яка виявила Аматерасу не розумніші щодо походження частинки, згідно з Тошіхіро Фуджі з японського столичного університету Осаки, який першим помітив докази UHECR у даних Telescope Array.

«Ми знайшли цю нову таємницю», — сказав він, зазначивши, що частинка не корелює з жодним відомим астрофізичним об’єктом. Запис у журналі наука, команда пропонує кілька можливих джерел походження Аматерасу.

Темрява і світло

Дивлячись у межах відсікання GZK і припускаючи, що частинка була відхилена магнітним полем Чумацького Шляху, одним із можливих джерел є галактика NGC 6946. Це приблизно 25 мільйонів світлових років від нас і відоме своїм неймовірним зореутворенням і численними надновими. Однак астрономи не спостерігали гамма- або рентгенівське випромінювання галактики. Спостереження за цим випромінюванням припускає наявність астрофізичного об’єкта, здатного прискорювати UHECR. Аматерасу також можна простежити до Місцевої порожнечі, сусіднього регіону з надзвичайно низькою щільністю галактик. Але знову ж таки, там немає жодного об’єкта, який можна визначити як джерело.

На думку команди, інша можливість полягає в тому, що наше неповне розуміння фізики елементарних частинок за межами Стандартної моделі може означати, що Аматерасу подорожував далі, ніж дозволено відсіканням GZK. Якщо це так, можливо, походження UHECR знаходиться настільки далеко, що ми не можемо виявити його електромагнітне випромінювання.

За словами Фуджі, найбільш екзотичним можливим джерелом Аматерасу є «темний прискорювач» — гіпотетичний об’єкт, який випромінює UHECR, але не випромінює інше випромінювання.

Незважаючи на відкриття та припущення, Рафаель Алвес Батіста, астрофізик з Мадридського автономного університету, розповів Світ фізики що спостереження не відкриває «нічого нового» про UHECR.

«Я консерватор у тому сенсі, що не буду кидатися в будь-які пояснення, окрім Стандартної моделі», — каже він. «У нас є астрофізичні об’єкти, які справді можуть генерувати ці космічні промені високої енергії. Ми просто не знаємо, як це відбувається, чи де знаходяться ці об’єкти, чи які об’єкти це роблять».

Він також зазначає, що астрономи дуже погано розуміють магнітні поля за межами Чумацького Шляху, що дуже ускладнює відстеження.

Повна невизначеність

«У нашій галактиці ми насправді не знаємо [галактичного магнітного поля], але принаймні ми маємо впевненість, що воно знаходиться в певних межах. Але для додаткових галактичних магнітних полів це абсолютно невизначено», — сказав Батіста.

І Фуджі, і Батіста погоджуються, що необхідні додаткові спостереження за цими рідкісними подіями, перш ніж ми зможемо почати розуміти походження UHECR. Також необхідні вдосконалення нашого розуміння позагалактичних магнітних полів.

Деякі з цих спостережень, безсумнівно, будуть зроблені за допомогою Telescope Array. Це найбільший детектор космічних променів у північній півкулі, і наразі його розширюють, щоб він у чотири рази перевищив його поточну площу.

Сьогодні такі частинки, як Аматерасу, виявляють приблизно раз на 15 років, але Fujii каже, що вдосконалення Telescope Array може скоротити цей показник до одного разу на чотири роки.

Дослідження описано в наука.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/mysterious-ultrahigh-energy-cosmic-ray-puzzles-astronomers/